NECTAR RX STATION - LoRa32 est la station au sol de réception LoRa officielle de l'écosystème Nectar, destinée à capter la télémétrie de fusées expérimentales et de ballons-sondes. Elle repose sur la carte de développement LilyGO TTGO T3 V1.6.1 (LoRa32 V2.1.6) équipée d'un microcontrôleur ESP32, d'un module radio SX1276 et d'un écran OLED intégré. Elle fonctionne à la fréquence de 869.525 MHz (868 MHz ou 433 MHz Bande ICM en fonction de la version).
Elle est notamment pleinement compatible avec le tracker : Wasp-TxTracker-TTGO, ainsi qu'avec le logiciel de visualisation et de traitement de télémétrie au sol NectarMC.
Cette version du logiciel est optimisée pour être compatible avec le logiciel NectarMC en générant des trames binaires série conformes, en gérant dynamiquement les trackers et en enregistrant l'historique sur carte SD.
Voici les vues de la carte de développement ainsi que son brochage (Pinout) et ses dimensions :
Brochage de la carte TTGO LoRa32
Format de la carte LoRa32
Télécharger la Fiche Technique et le Schéma PDF Officiel de la TTGO T3 V1.6.1
- Compatibilité NectarMC : Génère à la volée des trames binaires série structurées (Magic byte
0xEB,Id_missioncodé sur 16 bits en Little-Endian, calcul duCRC16-CCITTen Little-Endian) prêtes à être décodées et affichées en temps réel par le logiciel NectarMC. - Réception LoRa dynamique : Supporte des longueurs de paquets LoRa variables de manière totalement transparente.
- Robustesse radio : Utilise le CRC matériel du module SX1276 pour garantir l'intégrité de la liaison RF (les trames corrompues en vol sont directement jetées par le silicium).
- Journalisation CSV incrémentale : Crée un fichier par session de démarrage (
/log_0.csv,/log_1.csv, etc.) pour éviter d'écraser vos données de vol précédentes. - Suivi de l'alimentation : Mesure la tension de la batterie en temps réel (via le pin ADC GPIO 35) et détecte si la station est alimentée en USB.
L'écran OLED (128x64 pixels) affiche des informations complètes sur l'état de fonctionnement du récepteur. Au démarrage, il affiche une animation de pylône radio émetteur avec des ondes électromagnétiques clignotantes, puis affiche un retour visuel sur l'état de la carte SD (un icône de coche de validation en cas de succès, ou un triangle d'alerte clignotant si la carte est absente/défectueuse).
Pendant le fonctionnement, l'écran est structuré en deux parties :
- Gauche : Compteur de paquets reçus (et d'erreurs éventuelles), ex:
RX: 12ouRX:12 E:2. - Milieu : Statut de l'alimentation. Affiche
USBavec une icône de batterie pleine s'il est alimenté par câble USB, ou affiche la tension de la batterie en volts (ex:3.9V) avec une icône de jauge proportionnelle au niveau de charge. - Droite : Horloge temps réel (RTC) comptant le temps écoulé depuis le démarrage (
HH:MM:SS).
Les informations détaillées s'affichent sous forme de deux écrans alternant automatiquement toutes les 4 secondes :
| Écran 1 : Infos de la dernière trame | Écran 2 : Configuration & Stats réseau |
|---|---|
 |
 |
| Dernier paquet reçu : Affiche le SSID décodé, l'APID de l'émetteur, ainsi que le RSSI (dBm) et le SNR (dB) physiques du signal capté. | Configuration & Débit : Affiche la fréquence active, le Spreading Factor (SF), la bande passante (BW), les trackers et le débit. |
Les données transitent sous le format standard NectarMC selon le canal de communication :
-
📡 Trames Radio LoRa (Bord → Station sol) : Chaque paquet commence obligatoirement par le Magic byte
0xEBsuivi de l'Id_missionencodé sur 16 bits en Little-Endian, qui encapsule le SSID (type de mission + numéro, 10 bits) et l'APID (identifiant applicatif, 6 bits). Toute trame ne commençant pas par0xEBou de taille inférieure à 3 octets est rejetée. -
💻 Trames Série NectarMC (Station sol → PC) : Trames binaires encapsulées avec CRC16-CCITT, configurables via
AT+FMT=<0-3>:Format gs_flagContenu Footer Commande 2 (défaut) 0x03RSSI + SNR AT+FMT=21 0x3FRSSI + SNR + Timestamp AT+FMT=13 0x00Aucune métadonnée AT+FMT=30 (absent) Format historique v1.3.1 AT+FMT=0
Pour consulter les schémas binaires complets, les descriptions détaillées de chaque octet, les tables d'encodage SSID/APID et les exemples : 👉 Consulter le Guide des Formats de Trames
Pour garantir la fiabilité de la transmission des données de la fusée jusqu'à votre écran, deux niveaux de contrôle d'intégrité (CRC) sont appliqués :
- Liaison Radio LoRa (Tracker ➔ Station Sol) : CRC matériel géré en silicium par le SX1276 (Option A, par défaut), ou CRC logiciel inséré dans la payload LoRa et validé en C++ par la station sol (Option B).
- Liaison Série & Bluetooth (Station Sol ➔ PC) : CRC logiciel calculé par l'ESP32 et vérifié à la réception par le PC (NectarMC ou Dashboard Web).
Pour une explication détaillée de ces deux niveaux de sécurité et un guide pas-à-pas idéal pour les débutants : 👉 Consulter le Guide complet sur les CRC
Les firmwares de l'écosystème exploitent les interruptions matérielles sur la broche DIO0 du SX1276 (signalant la fin d'une réception RX ou d'une émission TX) à l'aide de sémaphores FreeRTOS configurés avec un timeout de 2 secondes. Leurs comportements de secours (failsafe) sont optimisés pour leurs rôles respectifs :
- Failsafe par Polling SPI (RocketStation Nectar - Récepteur) : L'objectif de la station au sol est de ne perdre aucune trame de télémétrie en vol. Si la broche physique DIO0 subit une défaillance (soudure défectueuse, bruit parasite), la tâche RX bascule automatiquement après 2 secondes sur une scrutation active du registre radio par bus SPI (
radio.checkIrq(RADIOLIB_IRQ_RX_DONE)). Si un paquet a été reçu, il est décodé et récupéré de force. - Watchdog Thermique & Énergétique (Wasp-TX - Émetteur) : Sur l'émetteur embarqué, la priorité est de protéger le matériel et l'autonomie. En émission LoRa, l'amplificateur RF consomme beaucoup de courant (~120 mA). Si le signal de fin d'émission sur DIO0 est manqué, le module risquerait de rester bloqué en émission continue et de surchauffer. Après 2 secondes sans interruption, le watchdog de Wasp-TX force la radio en mode veille (
radio.standby()) pour couper l'étage de puissance RF.
La station sol dispose d'un décodeur interactif de commandes AT permettant de configurer la radio à chaud (en USB à 115200 bauds ou sans fil en Bluetooth SPP).
Pour garantir une communication fluide et éviter tout conflit avec les données binaires de télémétrie de la fusée, toutes les commandes d'administration doivent commencer par le préfixe AT.
Pour la liste complète des commandes, leurs paramètres autorisés et le format de leurs réponses : 👉 Consulter la Liste des Commandes AT
Les données sont enregistrées dans un fichier CSV avec la structure suivante :
Index,Timestamp,Length,RSSI,SNR,SSID,APID,RawFrame
Exemple de ligne de log :
1,00:05:42,8,-85.00,8.50,FX99,7,EBC7181401020304
Le micrologiciel du récepteur est architecturé autour de l'OS temps réel FreeRTOS intégré au framework Arduino de l'ESP32. Il exploite les deux cœurs de la puce (Dual-Core) afin de séparer les tâches critiques (réception radio instantanée) des traitements lourds et potentiellement bloquants (écriture sur carte SD, pile Bluetooth).
graph TD
subgraph C1["Cœur 1 — Radio Critique"]
ISR["ISR setFlag()"]
SEM(["rxSemaphore"])
RADIO["vRadioRxTask (Prio 3)"]
ISR --> SEM --> RADIO
end
RECEIVE(["RadioReceive()"])
QUEUE(["rxQueue"])
RADIO --> RECEIVE
RADIO --> QUEUE
subgraph C0["Cœur 0 — Périphériques & I/O"]
PERIPH["vPeripheralTask (Prio 1)"]
IO["vIOProcessingTask (Prio 1)"]
end
QUEUE --> IO
CHECK(["checkSerialCommands()"])
DISPLAY(["updateDisplay()"])
WRITE(["writeFrameToFile()"])
SEND(["sendNectarFrame()"])
PERIPH --> CHECK
PERIPH --> DISPLAY
IO --> WRITE
IO --> SEND
SX["SX1276 (radioMutex)"]
OLED["SSD1306 (I2C)"]
SD["Carte SD (HSPI)"]
USB["USB / Bluetooth"]
RECEIVE --> SX
CHECK --> SX
DISPLAY --> OLED
WRITE --> SD
SEND --> USB
- Sémaphore Binaire (
rxSemaphore) : L'interruption DIO0 (setFlag()) libère le sémaphore depuis l'IRAM. La tâchevRadioRxTask(Prio 3, Cœur 1) attend ce sémaphore. Si aucun signal n'est reçu sous 2 secondes (timeout), la tâche interroge directement la radio par SPI (checkIrq(RADIOLIB_IRQ_RX_DONE)) afin de parer à une défaillance de la broche physique DIO0 (Failsafe par scrutation). - File d'Attente (
rxQueue) : Les paquets LoRa validés sont encapsulés dans une structureLoRaPacketet poussés dans la file. La tâche d'E/S les récupère sur le Cœur 0 de manière asynchrone. - Mutex Radio (
radioMutex) : Protège le bus SPI de la radio contre les accès concurrents lors de l'application de commandes AT à chaud (changement de fréquence, SF, BW, etc.) pendant la réception active. - Spinlock Display (
dispMux) : Protège les variables d'affichage partagées (dispStatus,dispRssi,dispSnr, etc.) entre le Cœur 1 (écriture parRadioReceive) et le Cœur 0 (lecture parupdateDisplay) via des sections critiquestaskENTER_CRITICAL/taskEXIT_CRITICAL.
- main.cpp : Point d'entrée principal. Il initialise les périphériques, crée les tâches FreeRTOS épinglées sur les cœurs et cadence le rafraîchissement d'afficheur.
- radio.cpp : Initialise le module SX1276 et contient la routine de service d'interruption (ISR) ainsi que la fonction de lecture bas niveau
RadioReceive(). - display.cpp : Gère le rendu sur l'écran OLED U8g2 (animations de démarrage, menus de télémétrie en rotation et indicateurs de batterie/Bluetooth).
- at_commands.cpp : Analyseur syntaxique de la console AT interactive (USB & Bluetooth SPP). Permet également la surveillance de la pile libre (Stack High Water Mark) de chaque tâche FreeRTOS via la commande
AT+CFG. - serial.cpp : Encode les trames au format binaire NectarMC (avec CRC16-CCITT) et les pousse sur la liaison série USB et Bluetooth.
- function.cpp : Gère le stockage CSV sur carte SD (bus HSPI indépendant) et la sauvegarde de configuration dans la mémoire flash non-volatile (NVS).
- header.h : Déclare les types, structures, variables globales et constantes de pinout matérielles du projet.
Les dépendances du projet sont gérées via platformio.ini.
Les bibliothèques suivantes sont requises pour le fonctionnement du firmware :
| Library | Version | Purpose |
|---|---|---|
| RadioLib | ^6.0.0 |
Gestion de la communication radio LoRa |
| ESP32Time | ^2.0.0 |
Gestion de l'horloge interne (RTC) |
| U8g2 | ^2.34.18 |
Gestion de l'affichage OLED |
Pour prévenir les risques d'overflow de pile (stack overflow) inhérents au multitâche FreeRTOS et valider la logique d'intégrité, une suite de tests unitaires sous le framework Unity est intégrée au projet.
Le test test_task_stacks_high_water_mark instancie des tâches miroirs avec les allocations mémoire du firmware réel (4 Ko pour la radio, 8 Ko pour les E/S), leur fait exécuter des calculs lourds, et vérifie via uxTaskGetStackHighWaterMark qu'il reste au moins 10% d'espace de sécurité libre dans chaque pile.
Pour exécuter les tests unitaires PlatformIO sur cible :
C:\Users\paulm\.platformio\penv\Scripts\pio.exe test -e ttgo-lora32-v21-868Le projet utilise PlatformIO. Pour compiler et flasher le récepteur :
- Ouvrez le projet dans VS Code avec l'extension PlatformIO.
- Connectez votre carte TTGO LoRa32 v2.1.6 via USB.
- Lancez la compilation et le téléversement (Upload).
En ligne de commande :
pio run -t uploadImportant
Pour exploiter pleinement votre station sol NECTAR RX STATION - LoRa32, vous pouvez utiliser les deux solutions logicielles officielles :
Une interface web moderne et statique est disponible sans aucune installation requise. Elle communique en direct avec votre récepteur en USB : 👉 Ouvrir la Nectar Rx Station Web Console (Live)
Cette console web vous permet de :
- Piloter la station par port COM USB : Connectez votre récepteur LoRa32 en un clic et configurez-le dynamiquement (fréquence, Spreading Factor, Bande Passante) à l'aide de boutons simples ou de la console AT interactive.
- Suivre les Trackers Actifs en temps réel : La page liste automatiquement tous les émetteurs détectés (fusées, minifusées, ballons...) avec leurs types de mission, APID, nombre de trames et charges utiles. Elle détecte et marque automatiquement comme
PERDUles trackers inactifs pendant plus de 15 secondes. - Tracer le débit de données : Un graphique SVG en temps réel affiche le flux instantané de données reçues.
- Flasher le firmware en ligne : Mettez à jour le micrologiciel de votre carte TTGO avec la dernière version native (en 868 ou 433 MHz) directement en un clic depuis le navigateur grâce à
esptool-js.
Vue du site web actuel de Nectar Rx Station Web Console
La station sol est entièrement configurée pour transmettre les données de vol en temps réel vers le logiciel principal de visualisation de la télémétrie : 👉 Découvrir NectarMC sur GitHub
Vue du logiciel actuel de NectarMC avec reception de l'émetteur WASP
| Document | Description |
|---|---|
| 👉 Guide des Formats de Trames | Structure des paquets LoRa (Air), des trames série NectarMC, et de la payload WASP de 32 octets. |
| 👉 Guide de Contrôle d'Intégrité (CRC) | Description des deux niveaux de CRC (Radio LoRa et Liaison Série USB/Bluetooth). |
| 👉 Guide Complet des Commandes AT | Liste complète, formats et paramètres des commandes de configuration de la carte. |
| 🌐 Nectar Rx Station Web Console | Interface web de pilotage USB, suivi des trackers en temps réel et flashage du firmware en ligne. |
| 📡 Emetteur WASP-TX | Logiciel pour tracker télémétrique LoRa (TTGO TBEAM) compatible avec NectarMC. |
| 💻 NectarMC - Logiciel Sol | Logiciel de traitement, visualisation et enregistrement de la télémétrie (BDS, Grafana, InfluxDB). |
| 📖 Guide BDS NectarMC | Définition du format de description des trames (Binary Data Scheme) pour la décommutation dans NectarMC. |
- Paul Miailhe (axpaul) :
- Concepteur principal du projet matériel et logiciel de la station de réception sol NECTAR RX STATION - LoRa32.
- Version originale (MSE) : Juin 2023.
- Refonte & Améliorations : Mai/Juin 2026 (Intégration du protocole binaire NectarMC, animation graphique live de pylône OLED, décodeur et gestionnaire de trackers dynamiques et interface Web de contrôle/flashage en ligne par Web Serial API).